نظام التموضع العالمي
نظام تحديد المسقط العالمي بالإنگليزية: Global Positioning System أوجي بي أس بالإنگليزية: GPS. عادة ماتستعمل لفظة جي بي أس للإشارة إلى النظام الموضوع من قبل الولايات المتحدة الأمريكية NAVSTAR-GPS. NAVSTAR-GPS هي اختصار ل Navigational Satellite Timing and Ranging - Global Positioning System وهونظام تحديد المواقع العالمي التابع لوزارة الدفاع الأمريكية والذي تقوم عليه معظم التطبيقات المدنية المعروفة. ولج نظام تحديد المواقع العالمي الأمريكي نطاق الخدمة في 17.07.2007 إلا أنه ليس الوحيد من نوعه عالمياً فهناك عدة أنظمة مماثلة مثل النظام الروسي غلوناس Glonass أوالنظمة قيد التطوير والبحث مثل غاليليوفي أوروبا وبعض الأنظمة المشابهة في الصين والهند واليابان.
التطبيقات
كانت التطبيقات الأولى لنظام تحديد المواقع عسكرية بحتة. حيث كان يستعمل في الأسلحة الموجهة أوما يسمى بالأسلحة الذكية وفي الملاحة البحرية والجوية العسكرية. وقد استخدمه البنتاجون في تحريك القوات الأمريكية خلال الهجوم على العراق ولا تزال تستخدمة في العراق وأماكن أخرى . وسيتخدم اليوم النظام في تطبيقات مدنية أيضاً. في توجيه الطائرات المدنية والملاحة البحرية . وأصبحت في الأسواق أجهزة استقبال جي بي إس للاستخدام الشخصي ، ودخلت التقنية إلى بعض الهواتف المحمولة الحديثة ، ووجدت شعبية كبيرة في أنظمة ملاحة السيارات وإرشاد السائق إلى الهدف. كما حتى للنظام تطبيقات في ميدان الجيولوجيا وقياسات التصنادىت الأرضية وحركة القارات ، بالإضافة إلى إمكانية استعماله لتحديد سرعة العربات . ويمكن استعماله لتحديد مواقع اللآلات الفلاحية في الحقول الكبيرة. وتوجد فوارق في دقة نظام تحديد المواقع العالمي حيث حتى التطبيقات العسكرية أكثر دقة من الجي بي أس المدني الذي يمكن من الوصول إلى دقة بضعة أمتار (نحوعشرة مترا). حيث حتى الولايات المتحدة الأمريكية كانت تقوم عمدا بالتشويش على إشارات الجي بي أس لمنع استعماله مدنيا والحد من جودتها في التطبيقات المدنية ، إلا أنها يظهر أنها توقفت عن ذلك منذ سنة 2000 موجهة الهجريز على التشويش على رقع جغرافية محدودة. وتبث الأقمار الصناعية الأمريكية بتدفق قدره 50 بت في الثانية على موجتين:
- الموجة للاستعمال المدني بذبذبة قدرها 1575,42 MHz
- الموجة للاستعمال العسكري بذبذبة قدرها 1227,6 MHz
شرح مبسط لطريقة عمل الجي بي أس
يتكون نظام تحديد المسقط من 24 قمر صناعي تحوم حول الأرض على ازدياد 19000 كيلومتر . يقوم قمر صناعي ببث إشارة تحمل مسقطه أي مسقط القمر الصناعي كما تحمل زمن أولحظة بث الإشارة ، حيث يعين جميع قمر صناعي منها زمنه بواسطة ساعة ذرية بالغة الدقة . يقوم جهاز الاستقبال باستقبال ثلاث إشارات قادمة من ثلاثة أوأكثر من تلك الأقمار الصناعية ، وعن طريق تسجيله لحظة الإستقبال وسرعة انتنطق الموجة أوالإشارة فإنه يمكنه حتى يحدد المسافة التي تفصله عن القمر الصناعي (ليس المسقط). والآن باستقبال ثلاث إشارات من ثلاث أقمار مختلفة فإن نقطة تقاطعهم تحدد مسقط جهاز استقبال . لهذا السبب فإنه لتحديد مسقط شيء ما فإن نظام جي بي أس يحتاج نظريا إلى ثلاثة أقمار صناعية على الأقل.
هذا نظرياً. النقطة التي تجعل عمليا يجب دائما الإستعانة بقمر صناعي رابع هوحتى كيفية تحديد لمسقط هذه بحاجة إلى ساعة عالية الدقة (ساعة ذرية). عمليا لا يمكن ولا يحبذ من منطلق اقتصادي تزويد أنظمة إستقبال الجي بي أس بساعات ذرية. لذلك فإن مستقبلات الجي بي أس عمليا لا يمكنها تحديد لحظة الإستقبال بالهاردوير بل تستعين بإشارة رابعة من قمر صناعي رابع لحساب زمن الإستقبال. وفي ما يلي بعض المعادلات الرياضية التي توضح هذه العملية.
نموذج رياضي مبسط لنظام تحديد المواقع
إذا كان المستقبل موجود في الإحداثيات وبفهم حتى سرعة إنتشار الإشارة ثابتة (سرعة الضوء) وحتى الإشارة تنتشر خطيا على خط مستقيم بين القمر الصناعي والمستقبل .
وإذا سلمنا حتى الاٌقمار الصناعية الأربعة الباثة موجودة في الإحداثيات وأنها تبث في اللحظة مسقطها ولحظة البث. فإننا نحصل على المعادلات الأربع التالية:
حيث c هي سرعة انتشار الإشارة (سرعة الضوء) وذلك لتحديد المجهولات الثلاث
الأقمار الصناعية المستعملة
يستعمل نظام الجي بي أس الأمريكي عدة أقمار صناعية نذكرها في الجدول أسفله:
القمر الصناعي | المسقط | تاريخ الإطلاق | SVN | PRN | Space Command catalog number | NSSDC international designator | Typ |
NAVSTAR 22 (USA 66) | E5 | 26.11.1990 | 23 | 32 | 20959 | 1990-103A | IIA |
NAVSTAR 23 (USA 71) | D5 | 04.07.1991 | 24 | 24 | 21552 | 1991-047A | IIA |
NAVSTAR 24 (USA 79) | A5 | 23.02.1992 | 25 | 25 | 21890 | 1992-009A | IIA |
NAVSTAR 26 (USA 83) | F5 | 07.07.1992 | 26 | 26 | 22014 | 1992-039A | IIA |
NAVSTAR 27 (USA 84) | A4 | 09.09.1992 | 27 | 27 | 22108 | 1992-058A | IIA |
NAVSTAR 28 (USA 85) | F6 | 22.11.1992 | 32 | 1 | 22231 | 1992-079A | IIA |
NAVSTAR 32 (USA 91) | C5 | 13.05.1993 | 37 | 7 | 22657 | 1993-032A | IIA |
NAVSTAR 33 (USA 92) | A1 | 26.06.1993 | 39 | 9 | 22700 | 1993-042A | IIA |
NAVSTAR 34 (USA 94) | B5 | 30.08.1993 | 35 | 5 | 22779 | 1993-054A | IIA |
NAVSTAR 35 (USA 96) | D4 | 26.10.1993 | 34 | 4 | 22877 | 1993-068A | IIA |
NAVSTAR 36 (USA 100) | C1 | 10.03.1994 | 36 | 6 | 23027 | 1994-016A | IIA |
NAVSTAR 37 (USA 117) | C2 | 28.03.1996 | 33 | 3 | 23833 | 1996-019A | IIA |
NAVSTAR 38 (USA 126) | E3 | 16.07.1996 | 40 | 10 | 23953 | 1996-041A | IIA |
NAVSTAR 39 (USA 128) | B2 | 12.09.1996 | 30 | 30 | 24320 | 1996-056A | IIA |
NAVSTAR 43 (USA 132) | F3 | 23.07.1997 | 43 | 13 | 24876 | 1997-035A | IIR |
NAVSTAR 44 (USA 134) | A3 | 06.11.1997 | 38 | 8 | 25030 | 1997-067A | IIA |
NAVSTAR 46 (USA 145) | D2 | 07.10.1999 | 46 | 11 | 25933 | 1999-055A | IIR |
NAVSTAR 47 (USA 150) | E1 | 11.05.2000 | 51 | 20 | 26360 | 2000-025A | IIR |
NAVSTAR 48 (USA 151) | B3 | 16.07.2000 | 44 | 28 | 26407 | 2000-040A | IIR |
NAVSTAR 49 (USA 154) | F1 | 10.11.2000 | 41 | 14 | 26605 | 2000-071A | IIR |
NAVSTAR 50 (USA 156) | E4 | 30.01.2001 | 54 | 18 | 26690 | 2001-004A | IIR |
NAVSTAR 51 (USA 166) | B1 | 29.01.2003 | 56 | 16 | 27663 | 2003-005A | IIR |
NAVSTAR 52 (USA 168) | D3 | 31.03.2003 | 45 | 21 | 27704 | 2003-010A | IIR |
NAVSTAR 53 (USA 175) | E2 | 21.12.2003 | 47 | 22 | 28129 | 2003-058A | IIR |
NAVSTAR 54 (USA 177) | C3 | 20.03.2004 | 59 | 19 | 28190 | 2004-009A | IIR |
NAVSTAR 55 (USA 178) | F4 | 23.06.2004 | 60 | 23 | 28361 | 2004-023A | IIR |
NAVSTAR 56 (USA 180) | D1 | 06.11.2004 | 61 | 2 | 28474 | 2004-045A | IIR |
NAVSTAR 57 (USA 183) | C4 | 26.09.2005 | 53 | 17 | 28874 | 2005-038A | IIR-M |
NAVSTAR 58 (USA 190) | A2 | 25.09.2006 | 52 | 31 | 29486 | 2006-042A | IIR-M |
NAVSTAR 59 (USA 192) | B4 | 17.11.2006 | 58 | 12 | 29601 | 2006-052A | IIR-M |
NAVSTAR 60 (USA 196) | F2 | 17.10.2007 | 55 | 15 | 32260 | 2007-047A | IIR-M |
NAVSTAR 61 (USA 199) | 20.12.2007 | 57 | 29 | 32384 | 2007-062A | IIR-M | |
يمكن تجهيز الحاسوب ليصبح جهاز استقبال جي بي أس
جندية أمريكية تقوم بالتحكم في أقمار جي بي أس الصناعية
إطلاق صاروخ يحمل قمر صناعي لنظام جي بي أس
نظام جي بي أس في السيارة
أنظمة جي بي أس محمولة
يمكن تزويد الحاسوب المحمول بأنظمة إستقبال الجي بي أس. الثمن إبتداء من 50 دولار
انظر أيضا
- نظام ملاحة بالسيارة
وصلات خارجية
- حماية الفيلة عن طريق نظام جي بي أس من مسقط سي حتى أن العربي
- أنشطة بحثية صينية لتطوير نظام جي بي أس تحت الماء